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DE1911227C - Process for the production of organosilicon sulfides - Google Patents

Process for the production of organosilicon sulfides

Info

Publication number
DE1911227C
DE1911227C DE1911227C DE 1911227 C DE1911227 C DE 1911227C DE 1911227 C DE1911227 C DE 1911227C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
monovalent hydrocarbon
multiple bonds
organosilicon
aliphatic multiple
sulfides
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Kenneth Michael Bay City Mich Lee (V St A )
Original Assignee
Dow Corning Corp , Midland, Mich (V St A )
Publication date

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Description

In dor Organosiliciumchemie ist es bekannt, daß Verbindungen mit Halogenatomen, die sich in ^-Stellung zum Si-Atom befinde·:, relativ instabil sind. Aus diesem Grunde sind Substitutionsreaktionen, die in Gegenwart bestimmter Lösungsmittel, beispielsweise alkoholischem Alkali, durchgeführt werden, praktisch unmöglich, da hierbei sehr rasch eine Spaltung der Si-C-Bindung erfolgt. So ist beispielsweise allgemein bekannt, daß /9-Chloräthyltriäthylsilan wesentlich weniger stabil gegen A Ikalimetalleist.alsdas entsprechende JO (x-lsomere; durch wäßrige oder alkoholische Alkalimetallösungen wird leicht eine rasche und quantitative Bildung von Äthylen, unter Freisetzung des Chloridions ausgelöst und selbst durch Natiiumacetat in Eisessig oder Wasser allein werden die ähnlich gebauten Verbindungen, der FormelnIn organosilicon chemistry it is known that Compounds with halogen atoms in the ^ position to the Si atom are ·: are relatively unstable. Out For this reason, substitution reactions in the presence of certain solvents, for example alcoholic alkali to be carried out, practically impossible, since this very quickly splits the Si-C bonding takes place. For example, is general known that / 9-chloroethyltriethylsilane is significantly less stable against A icali metal power than the corresponding JO (x-isomers; by aqueous or alcoholic alkali metal solutions there is a rapid and quantitative formation of ethylene, with liberation of the chloride ion triggered and even by sodium acetate in glacial acetic acid or water alone become the similarly built compounds of the formulas

Das erflndungegemäfle Verfahren zur Herstellung von Organosiliciumsulfiden der allgemeinen FormelThe inventive method of manufacture of organosilicon sulfides of the general formula

Ri RiRi Ri

R11Si-C-C-S-R"R 11 Si-CCSR "

worin R ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest ohne aliphatische Mehrfachbindungen, ein Alkoxy-, Acyloxy-Aryloxy- oder Thiokohlenwasserstoffrest, R' Un Wasserstoffatom oder einwertiger Kohlenwasserstoffrest ohne aliphatische Mehrfachbindungen und R" ein Wasserstoffatom, ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest ohne aliphatische Mehrfachbindungen, oder ein Rest der Formelnwherein R is a monovalent hydrocarbon radical without aliphatic multiple bonds, an alkoxy, acyloxy-aryloxy or thiohydrocarbon radical, R 'Un hydrogen atom or monovalent hydrocarbon radical without aliphatic multiple bonds and R "is a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon radical without aliphatic multiple bonds, or a remainder of the formulas

O SO S

Y_CY_C

O—C—O — C—

CH3CH2(Cl)8SiCHaCH8Cl
CH3CH3Si(F)2CH2CH8Cl
CH 3 CH 2 (Cl) 8 SiCHaCH 8 Cl
CH 3 CH 3 Si (F) 2 CH 2 CH 8 Cl

zersetzt.decomposed.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dagegen ein Verfahren zur Herstellung von Organosiliciumsulfiden durch eine Substitutionsreaktion unter Einsatz von Siliciumverbindungen, die ein Halogenatom in /3-Stellung zum Si-Atom enthalten. Das Verfahren kann in Gegenwart oder Abwesenheit von inerten organischen Lösungsmitteln durchgeführt werden. Im Hinblick auf den Stand der Technik ist es unerwartet und überraschend, daß hierbei im Gegensatz zu der erwarteten Spaltung eine Substitution stattfindet.In contrast, the present invention relates to a process for the preparation of organosilicon sulfides through a substitution reaction using of silicon compounds which contain a halogen atom in the / 3-position to the Si atom. The procedure can be carried out in the presence or absence of inert organic solvents. in the In view of the prior art, it is unexpected and surprising that here, in contrast to the expected split a substitution takes place.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Organosiliciumsulfide sind wertvolle Haft-Vermittler und Zwischenprodukte für Verbindungen, die als wasserabweisende Mittel oder Oxydationsinhibitoren verwendet werden können. The organosilicon sulfides obtainable by the process according to the invention are valuable adhesion promoters and intermediates for compounds which can be used as water repellants or antioxidants.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind daher Organosiliciumsulfide auf einfachere und wirtschaftlichere Weise zugänglich, als mit den bisher bekannten Methoden.The process according to the invention therefore makes organosilicon sulfides simpler and more economical Way more accessible than with the previously known methods.

S O SS O S

Ii Ii IiIi ii ii

Y_S — C— Y8-N-C- oder Y8-N-C-Y_S - C— Y 8 -NC- or Y 8 -NC-

bedeuten, wobei Y ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 C-Atomen ohne aliphatische Mehrfachbindungen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungen der allgemeinen Formelmean, where Y is a monovalent hydrocarbon radical with 1 to 6 carbon atoms without aliphatic multiple bonds is characterized in that compounds of the general formula

R,Si — C — C — XR, Si - C - C - X

(A)(A)

CH3 CH 3

(CH3O)2Si — CH2CH8CI(CH 3 O) 2 Si - CH 2 CH 8 CI

CH1CHoCH2CH2SNaCH 1 CHoCH 2 CH 2 SNa

CH3CH8CH8CH8SH worin R und R' die angegebene Bedeutung haben und X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet, mit Verbindungen der allgemeinen FormelCH 3 CH 8 CH 8 CH 8 SH in which R and R 'have the meaning given and X is a chlorine, bromine or iodine atom, with compounds of the general formula

R"SM (B)R "SM (B)

worin R" die angegebene Bedeutung hat und M ein Alkali- oder Erdalkaliäquivalent bedeutet, umgesetzt werden.where R "has the meaning given and M is an alkali or alkaline earth equivalent will.

Das 'erfindungsgemäße Verfahren verläuft exotherm; es kann durch folgendes Reaktionsschema veranschaulicht werden:The 'inventive method is exothermic; it can be illustrated by the following reaction scheme will:

CH3
► (CH3O)8Si — CH8CH2S — CH2CH2CH2CH3;
CH 3
► (CH 3 O) 8 Si - CH 8 CH 2 S - CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ;

die Temperatur spielt daher keine entscheidende Rolle. Es ist vorteilhaft, wenn die Temperatur oberhalb der Raumtemperatur gehalten wird, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu vergrößern. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur 1500C nicht übersteigt, da Temperaturen oberhalb von 1500C störende Nebenreaktionen auslösen können, was sich in verminderten Ausbeuten äußert.the temperature therefore does not play a decisive role. It is advantageous if the temperature is kept above room temperature in order to increase the rate of the reaction. In addition, it is advantageous if the temperature does not exceed 150 ° C., since temperatures above 150 ° C. can trigger disruptive side reactions, which is expressed in reduced yields.

Die Reaktion kann· in Abwesenheit oder in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels durchgeführt werden. Vorteilhaft wird jedoch, ein Lösungsmittel mitverwendet, um sicherzustellen, daß das Alkali- oder Erdalkalimetallthiolat mindestens teilweise in gelöster Form vorliegt.The reaction can be carried out in the absence or in the presence of an inert organic solvent will. However, it is advantageous to use a solvent to ensure that the Alkali or alkaline earth metal thiolate is at least partially present in dissolved form.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Verfahren in einer praktisch inerten Atmosphäre oder in einem geschlossenen System durchgeführt wird, um die Einwirkung von Sauerstoff auszuschließen, der in die Reaktion eingreifen und zu unerwünschten Nebenreaktionen führen kann.It is also advantageous if the inventive Process carried out in a practically inert atmosphere or in a closed system is to exclude the action of oxygen, which intervene in the reaction and become undesirable Can lead to side reactions.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich die Zugabe des Alkalimetalls zu einem Mercaptanüberschuß oder zu einem inerten organischen Lösungsmittel bewährt. Wie bereits erwähnt, dient das Lösungsmittel in erster Linie dazu, um zu garantieren, daß die Verbindung (B) mindestens teilweise gelöst ist. Überschüssiges Mercaptan oder ein inertes organisches Lösungsmittel, das Mercaptan enthält, ist daher bevorzugt, da in Abwesenheit von überschüssigem Mercaptan oder einem dieses enthaltendem Lösungsmittel, ein dicker Brei entsteht. Daraus folgt, daß der das zum Si-Atom /3-ständige Halogenatom enthaltende Reaktionsteilnehmer vorzugsweise in kleinen Mengen langsam zugegeben wird; anschließend wird das gebildete Salz abfiltriert und das gewünschte organische Siliciumsulfid durch Destillation gewonnen. . , „
Beispiel 1
When carrying out the process according to the invention, the addition of the alkali metal to an excess of mercaptan or to an inert organic solvent has proven useful. As already mentioned, the primary purpose of the solvent is to guarantee that the compound (B) is at least partially dissolved. Excess mercaptan or an inert organic solvent which contains mercaptan is therefore preferred, since a thick slurry is formed in the absence of excess mercaptan or a solvent containing it. It follows that the reactant containing the halogen atom on the Si atom / 3-position is preferably slowly added in small amounts; then the salt formed is filtered off and the desired organic silicon sulfide is obtained by distillation. . , "
example 1

5 g Natriummetall wurden in K)O g Butanthiol eingetragen. Dann wurden langsam 16,8 g 2-Chloräthyl-5 g of sodium metal were introduced into K) O g of butanethiol. Then 16.8 g of 2-chloroethyl were slowly

methyldimcthoxysilan in kleinen Anteilen zugefügt. Nach beendeter Reaktion wurde das Salz abfiltriert. Es wurdpn 14,3 g (64,3 "/„ der Theorie) der Verbindung der Formelmethyldimcthoxysilane added in small amounts. When the reaction had ended, the salt was filtered off. 14.3 g (64.3 "of theory) of the compound were obtained the formula

(CH3O)8Si - CH2CH8 - S - CH8CH8CH1CH9-CH3 (CH 3 O) 8 Si - CH 2 CH 8 - S - CH 8 CH 8 CH 1 CH 9 -CH 3

erhalten. Diese Verbindung wurde durch die Daten der Elementaranalyse bestätigt.receive. This connection was confirmed by the data of elemental analysis.

Beispiel 2Example 2

24,0 g Butanthiol und 1,15 g metallisches Natrium »5 wurden unter Stickstoff umgesetzt. Die erhaltene Lösung des Thiolats der Formel24.0 g butanethiol and 1.15 g metallic sodium »5 were reacted under nitrogen. The resulting solution of the thiolate of the formula

CH3CH8CH8CH8SNaCH 3 CH 8 CH 8 CH 8 SNa

2020th

und Butylmercaptan wurde auf 800C erhitzt und anschließend langsam tropfenweise innerhalb von einer Stunde mit 12,2 g 2-Brompropyltrimethoxysilan versetzt. Die Temperatur (800C) wurde 20 Stunden aufrechterhalten. Dann wurden die Salze zentrifugiert, »5 abgetrennt und mit Hexan gewaschen. Es wurden 2,8 g (22°/o der Theorie) der Verbindung der Formel Kernmagnetisches Resonanzspektrum:and butyl mercaptan was heated to 80 0 C and then slowly added dropwise within one hour with 12.2 g of 2-bromopropyltrimethoxysilane. The temperature (80 ° C.) was maintained for 20 hours. The salts were then centrifuged, separated off and washed with hexane. 2.8 g (22% of theory) of the compound of the formula Nuclear Magnetic Resonance Spectrum:

Gruppegroup ProtonenProtons T-WerteT values Protonen
berechnet
Protons
calculated
SlCH3
SiCH, ,
C-CH3 ....
(C-CH,), ..
(S-CH,), ..
(OCH3),
SlCH 3
Himself, ,
C-CH 3 ....
(C-CH,), ..
(S-CH,), ..
(OCH 3 ),
2,9
I 5>1
4,2
3,9
5,9
2.9
I 5> 1
4.2
3.9
5.9
9,93
9,1
9,5
9,5
6,55
9.93
9.1
9.5
9.5
6.55
3,0
5,0
4.0
4,0
6,0
3.0
5.0
4.0
4.0
6.0

Beispiel 2 CH3 Example 2 CH 3

(CHsO)3SiCH8CHSC4H,(CHsO) 3 SiCH 8 CHSC 4 H,

Reinheitsgrad: 99°/0; n% = 1,4461 (bestimmt durch Gas-Flüssigkeitschromatographie).Degree of purity: 99 ° / 0 ; n% = 1.4461 (determined by gas-liquid chromatography).

Kernmagnetisches Resonanzspektrum:Nuclear magnetic resonance spectrum:

SCH8CH8CH2CH3
(CH3O)3Si — CH8CHCH3
SCH 8 CH 8 CH 2 CH 3
(CH 3 O) 3 Si - CH 8 CHCH 3

3030th

erhalten. Die Struktur dieser Verbindung wurde durch Massenspektralanalyse, kernmagnetische Resonanzmessung und Infrarotspektrum bestätigt.receive. The structure of this compound was determined by mass spectrum analysis, nuclear magnetic resonance measurement and infrared spectrum confirmed.

Beispiel 3Example 3

1,82 g Propanthiol wurden in ein Glasrohr mit 9 mm Durchmesser eingewogen, das mit Eis gekühlt wurde. Dann wurden 15 ml (1,6 Mol) Butyllithium in Hexan in das Glasrohr eingetragen und schließlich wurden 4,04 g 2-Chloräthylmethyldimethoxysilan und Hexan (25 ml) zugefügt. Anschließend wurde das Glasrohr zugeschmolzen und 16 Stunden auf 1000C erhitzt. Dann wurden die Salze durch Filtration entfernt. Es wurden 2,18 g (47,7 °/0 der Theorie) der Verbindung der Formel1.82 g of propanethiol were weighed into a 9 mm diameter glass tube which was cooled with ice. Then 15 ml (1.6 mol) of butyllithium in hexane were added to the glass tube and finally 4.04 g of 2-chloroethylmethyldimethoxysilane and hexane (25 ml) were added. The glass tube was then melted shut and heated to 100 ° C. for 16 hours. Then the salts were removed by filtration. There were 2.18 g (47.7 ° / 0 of theory) of the compound of formula

CH3
(CH3O)8Si-CH8CH8SCH8CH8CH3
CH 3
(CH 3 O) 8 Si-CH 8 CH 8 SCH 8 CH 8 CH 3

Gruppegroup ProtonenProtons 11 3,03.0 ProtonenProtons
berechnetcalculated
i Masse: 252i mass: 252 MM. T-WerteT values 9,089.08
CH8-CH3 CH 8 -CH 3 I 12,0I 12.0 9,09.0 .C10SiO3H.C 10 SiO 3 H 252,45252.45 CH8-CH3*CH 8 -CH 3 * 8,728.72 SiCH8 SiCH 8 II. Massenspektrographie:Mass spectrography: 12,012.0 theoretische Masse:theoretical mass: CH — CH3*CH - CH 3 * CHCH3 ....CHCH 3 .... angezeigtedisplayed SCH8 SCH 8 enthält Sicontains Si 7,557.55 SCH SCH 3,03.0 SiCH8 SiCH 8 6,056.05 SiOCH3 ....SiOCH 3 .... 9,09.0

Beispiel 3 (CH3O)8CH3SiCH8CH8SCH8CH8CH3 Example 3 (CH 3 O) 8 CH 3 SiCH 8 CH 8 SCH 8 CH 8 CH 3

n'ä = 1,4515; Sdp.: 120°C/20 mm Hg; IR-Spektrum zeigt Banden für SiOCH3, SiCH3 und CH2S. n'ä = 1.4515; Bp: 120 ° C / 20 mm Hg; IR spectrum shows bands for SiOCH 3 , SiCH 3 and CH 2 S.

Kernmagnetisches Resonanzspektrum:Nuclear magnetic resonance spectrum:

erhalten. Die Struktur dieser Verbindung wurde durch Massenspektralanalyse, kernmagnetische Resonanzmessung und Infrarotspektrum bestätigt.receive. The structure of this compound was determined by mass spectrum analysis, nuclear magnetic resonance measurement and infrared spectrum confirmed.

Physikalische Daten
zur Ergänzung der Beispiele
Physical data
to supplement the examples

Beispiel 1
CH3
example 1
CH 3

(CH3O)3SiCH8CH8SC1H9 (CH 3 O) 3 SiCH 8 CH 8 SC 1 H 9

Sdp.: 100°C/10mm Hg; n'f - 1,4528; J85 = 0,9528; Rd = 0.2836 (Rd berechnet: 0,2832).Bp: 100 ° C / 10mm Hg; n'f - 1.4528; J 85 = 0.9528; Rd = 0.2836 (Rd calculated: 0.2832).

5555

6060

Gruppegroup ProtonenProtons 2,32.3 ProtonenProtons
berechnetcalculated
T-WerteT values
SiCH3 ....SiCH 3 .... 3,13.1 3,93.9 3,03.0 9,929.92 SiCH8 ....SiCH 8 .... 1 4,81 4.8 5,95.9 5,05.0 8,85 bis 9,38.85 to 9.3 C-CH3..C-CH 3 .. JJ C-CH2..C-CH 2 .. 2,02.0 8,2 bis 8,38.2 to 8.3 SCH2 SCH 2 4,04.0 7,3 bis 7,77.3 to 7.7 SiOCH3 ..SiOCH 3 .. 6,06.0 6,536.53

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Organosiliciumsulfiden der allgemeinen FormelProcess for the production of organosilicon sulfides the general formula R, RoR, Ro ! i! i RnSi-C-C-S-R"R n Si-CCSR " worin R einen einwertigen KohlcnwasserstoiTrest ohne aliphatischc Mehrfachbindungen, einen Alkoxy-, Acyloxy-, Aryloxy- oder Thiokohlenwasser-Moffrest, R' ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest ohne aliphatische Mehrfachbindungen und R" ein Wasserstoffatom, einen einwertigen Kohlen wasserst off rest ohne aliphatische Mehrfachbindungen, oder einen Rest der Formelnwhere R is a monovalent hydrocarbon residue without aliphatic multiple bonds, an alkoxy, acyloxy, aryloxy or thio-hydrocarbon radical, R 'is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon radical without an aliphatic Multiple bonds and R "is a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon off remainder without aliphatic multiple bonds, or a remainder of the Formulas NsC-NsC- Y—C—Y — C— Y —O — C-Y —O - C- odcror Y—S—C— Y,—N—C— Y1-N-C-Y — S — C— Y, —N — C— Y 1 -NC- bedeuten, wobei Y ein einwertiger Kohlenwasseistoffrest mit 1 bis 6 C-Atomen ohne aliplmtische Mehrfachbindungen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungen der allgemeinen Formelmean, where Y is a monovalent hydrocarbon radical with 1 to 6 carbon atoms without aliphatic Multiple bonds is characterized in that compounds of the general formula Ra RaRa Ra ! I (A)! I (A) R8Si-C-C-XR 8 Si-CCX worin R und R' die angegebene Bedeutung haben und X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet, mit Verbindungen dtr allgemeinen Formelwhere R and R 'have the meaning given and X is a chlorine, bromine or iodine atom, with compounds dtr general formula R"SM (B)R "SM (B) worin R" die angegebene Bedeutung hat und M ein Alkali- oder Erdalkaliäquivalent bedeutet, iimge fietzt werden.where R "has the meaning given and M is an alkali or alkaline earth equivalent, iimge be fetted.

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